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鋰電池為何不能取代鉛酸電池

2019/6/3 9:28:55??????點擊:

需求

  目前鋰離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)主(zhu)要應用在(zai)手機、平板電(dian)(dian)(dian)腦等3C類電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)產品領域,在(zai)已經商(shang)業化(hua)的電(dian)(dian)(dian)池(chi)中具備(bei)最高的能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度,但是(shi)仍然不(bu)能(neng)(neng)滿足人(ren)們的需求(qiu),為什么?歸結起來一句(ju)話,有限的空間內(nei)塞不(bu)進去更大(da)的電(dian)(dian)(dian)芯。人(ren)們對3C產品的體積、重量(liang)有著嚴格的要求(qiu),所以能(neng)(neng)夠提供給電(dian)(dian)(dian)池(chi)的空間有限。

  性能

  盡管(guan)大家都(dou)公認鋰離子電(dian)池(chi)有一統江湖的趨勢,但是至(zhi)少在兩個方(fang)面他是弱(ruo)于鉛酸(suan)電(dian)池(chi)的,而這兩點在汽車啟動電(dian)源上(shang)更是招招致命:低溫性能和大電(dian)流(liu)性能。


  首先(xian)說(shuo)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),鉛酸電池在(zai)低(di)溫(wen)下的(de)放電性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)其實(shi)(shi)還(huan)是(shi)很不錯的(de),在(zai)-10℃的(de)溫(wen)度下以10C倍率放電時,10V以上(shang)的(de)電壓(ya)保(bao)持(chi)時間能(neng)(neng)夠大于90s,這足以應付(fu)中國絕大多數(shu)地(di)區的(de)惡劣(lie)環境;而(er)鋰離(li)子(zi)電池的(de)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)要差上(shang)許多,尤(you)其是(shi)呼聲最高的(de)LiFePO4(磷酸鐵鋰)材料,其低(di)溫(wen)下的(de)放電性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)將會急劇衰減,在(zai)東北(bei)(bei)和西北(bei)(bei)地(di)區很難實(shi)(shi)現(xian)實(shi)(shi)際應用(yong)(yong),或(huo)者說(shuo)距離(li)實(shi)(shi)際應用(yong)(yong)還(huan)有很遠(yuan)的(de)路(lu)要走(zou)。

  安全性

  啟動電(dian)源使用在(zai)汽(qi)(qi)車上大(da)都是固(gu)定在(zai)發動機(ji)艙(cang)的位置,且(qie)具有較高的密(mi)閉性,因此安全性對汽(qi)(qi)車來(lai)說至關重要,幾百安的電(dian)流瞬間釋放(fang)出(chu)來(lai)所(suo)帶來(lai)的熱(re)量和潛在(zai)危險不(bu)言而喻。

        鉛酸電(dian)(dian)池的(de)安全性在(zai)目前(qian)的(de)電(dian)(dian)池系(xi)統里屬于極高的(de)等級,首先,大電(dian)(dian)流(liu)性能優異意味著電(dian)(dian)池不(bu)容易(yi)發(fa)生意外;其次(ci),即便發(fa)生意外,正負極材料都(dou)是鉛的(de)化合物,而電(dian)(dian)解(jie)液(ye)還(huan)是硫(liu)酸溶液(ye),三(san)者都(dou)不(bu)易(yi)燃(ran),只能是導致周圍的(de)零部件燃(ran)燒。

  鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)池的負極材(cai)料(liao)是石墨,碳材(cai)料(liao)的一(yi)(yi)種(zhong),易(yi)燃(ran)(ran)性就不(bu)需(xu)要(yao)多說了。電(dian)(dian)(dian)解液是酯(zhi)類溶(rong)劑和鋰(li)鹽(yan),酯(zhi)類溶(rong)劑不(bu)僅易(yi)燃(ran)(ran)而(er)且還(huan)(huan)有(you)(you)極強的揮發性,一(yi)(yi)旦大(da)(da)量放熱或者在(zai)(zai)汽(qi)車碰撞時(shi)容(rong)(rong)易(yi)發生燃(ran)(ran)燒甚至爆炸,將事故推高一(yi)(yi)個(ge)等(deng)級,后果(guo)不(bu)堪設(she)想。同時(shi),還(huan)(huan)有(you)(you)一(yi)(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的因(yin)素不(bu)可(ke)忽略,鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)池在(zai)(zai)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)流(liu)放電(dian)(dian)(dian)時(shi)容(rong)(rong)易(yi)在(zai)(zai)負極形成鋰(li)枝晶,刺穿隔(ge)膜導致電(dian)(dian)(dian)池內部短路(lu)進而(er)爆炸,這在(zai)(zai)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)界是一(yi)(yi)個(ge)共(gong)識。

  其(qi)實(shi)其(qi)他的(de)問(wen)題還有很多(duo),比如電(dian)(dian)池長期處(chu)于高荷電(dian)(dian)態(SOC)下帶來的(de)電(dian)(dian)極材料穩定性等(deng)也是(shi)一個(ge)較大(da)的(de)問(wen)題,目(mu)前關(guan)于其(qi)研(yan)究(jiu)還不(bu)多(duo),許多(duo)機理還不(bu)清楚,等(deng)等(deng),鋰離(li)子電(dian)(dian)池的(de)安全(quan)性問(wen)題太多(duo)了,在這里就不(bu)一一說(shuo)明了。

        成本

  在成(cheng)本上看,鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)的成(cheng)本毫無疑問(wen)是最低(di)的,無論是電(dian)極材料,電(dian)解液還是裝配(pei)環境要求等都遠遠低(di)于鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)。

  就電(dian)(dian)極(ji)材(cai)料而言,鋰離子電(dian)(dian)池電(dian)(dian)極(ji)材(cai)料大(da)都需要(yao)復雜的(de)工藝制備,且要(yao)經過一個(ge)高溫(wen)熱處理過程(cheng)(石(shi)墨(mo)化(hua)溫(wen)度(du)大(da)于2000度(du),正極(ji)材(cai)料也大(da)都需要(yao)七八百度(du)),成(cheng)本(ben)大(da)都在(zai)15-20w/噸(dun)以上,石(shi)墨(mo)可能(neng)會低(di)一些;鉛酸電(dian)(dian)池使用的(de)氧化(hua)鉛和硫酸鉛相對來(lai)說成(cheng)本(ben)會低(di)很(hen)多。

  電解(jie)液(ye)的(de)話鋰離子電池使用多(duo)(duo)個酯類溶劑(ji)價(jia)格較高(gao),而(er)且對含水量有嚴格的(de)要求(qiu),大都(dou)在幾(ji)十個ppm以內(nei),電解(jie)質鹽六(liu)氟磷酸鋰不僅貴而(er)且還容易分解(jie),造(zao)成危險,分解(jie)產(chan)物之(zhi)一(yi)就是恐怖(bu)的(de)HF,百(bai)度一(yi)下(xia)即可知道它的(de)危害!而(er)鉛酸電池則是硫酸溶液(ye),這個就不需要多(duo)(duo)說了吧。

  環境

  目前社會上(shang)的(de)呼聲大(da)都說鉛(qian)酸電池污染環(huan)境,鋰離(li)子電池對(dui)環(huan)境友好等(deng),其實這是一個很大(da)的(de)誤(wu)區,之前由于南方小鉛(qian)酸電池廠太多不注意環(huan)保(bao)而大(da)肆排放(fang),而且加上(shang)國家想要縮減鉛(qian)酸電池的(de)規(gui)模(mo),大(da)力(li)發展新能源,因此(ci)媒(mei)體(ti)的(de)論調也(ye)有較強的(de)針對(dui)性,實際(ji)并(bing)非如此(ci)。

  目(mu)前鉛酸電(dian)池相(xiang)對于鋰離子電(dian)池而言做得(de)最好的(de)部分就是回(hui)(hui)收(shou)機制。現在(zai)鉛酸電(dian)池主要應用(yong)在(zai)電(dian)動(dong)自行(xing)車和啟(qi)動(dong)電(dian)源領域,這(zhe)兩個領域都(dou)有很強(qiang)的(de)針對性,那就是用(yong)戶在(zai)換(huan)電(dian)池時都(dou)回(hui)(hui)到專(zhuan)門的(de)店里(li)去更換(huan),為什么?可以把舊(jiu)電(dian)池折成錢買新的(de)啊!這(zhe)些廢舊(jiu)的(de)電(dian)池基本都(dou)會再回(hui)(hui)到專(zhuan)門的(de)鉛板(ban)回(hui)(hui)收(shou)工廠進(jin)行(xing)二次(ci)處理重新制備電(dian)極材料。

  鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)你(ni)見過有專門的機構回(hui)(hui)收再用來制備電(dian)極(ji)材料嗎?原因如(ru)下:第(di)一(yi),鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)應用領域(yu)太廣(guang),這就(jiu)決定了(le)他的回(hui)(hui)收難度(du);第(di)二(er),鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)大都(dou)是(shi)小型的,平常(chang)大家手機或(huo)者(zhe)mp3等不(bu)用了(le)大都(dou)是(shi)直接扔了(le)或(huo)者(zhe)賣(mai)了(le),這些電(dian)池(chi)(chi)(chi)最后基本(ben)都(dou)躺在了(le)垃圾桶里面。

        雖(sui)然鋰離子電(dian)池里面重(zhong)金屬(shu)較少(shao),只有(you)正(zheng)極材料含有(you)鈷金屬(shu),但是(shi)扛不住全世界這么大的(de)用戶體量啊(a),長(chang)期來(lai)看(kan),這還是(shi)個問(wen)(wen)題,所以總(zong)的(de)來(lai)看(kan)鉛酸電(dian)池只要(yao)在制造過(guo)程中(zhong)注(zhu)意好相關(guan)的(de)環保措施是(shi)沒(mei)有(you)問(wen)(wen)題的(de),因為在使(shi)用中(zhong)都是(shi)密(mi)封免維護的(de),最終又會(hui)有(you)相對應的(de)回收機制。

  總結

  其實鉛酸電池絕對算是化學電源界(jie)的一(yi)顆常青樹(shu),誕(dan)生至今已經有一(yi)百多年了,近年來雖然(ran)一(yi)直說(shuo)要(yao)用鋰離子(zi)電池來取代(dai),但是我覺得(de)在一(yi)些領(ling)域暫(zan)時是根本無(wu)法(fa)取代(dai)的,至少三(san)五十(shi)年內是不可能(neng)的。

  大(da)家要用發展的(de)眼(yan)光(guang)看問題,鉛酸電(dian)池(chi)的(de)研(yan)究也(ye)一直在(zai)進步(bu),目前在(zai)汽車啟(qi)動電(dian)源領(ling)域依然是(shi)無敵的(de)存在(zai),鋰離子電(dian)池(chi)還(huan)有很長的(de)路要走,還(huan)年(nian)輕,希望日后能有更(geng)高(gao)端的(de)電(dian)池(chi)出現并取代之!

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